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Solarenergie/ Sonnenenergie - Referat
Erdkundereferat.: Solarenergie/ Sonnenenergie
Solar ist Latein und bedeutet: von der Sonne herrührend; auf die Sonne bezüglich
Die Sonne ist eine sich ständig erneuernde Energiequelle, auch Primärenergie genannt.
Man sagt, dass eine Solaranlage 30 Jahre lang zu nutzen sein kann, wenn man sie regelmäßig überprüfen lässt.
Die Sonnenstrahlen können auf zwei verschiedene Arten genutzt werden:
- Man kann die Wärme direkt nutzen um z.B. Wasser zu erwärmen
- oder die Wärme der Sonnenstrahlung zur Erzeugung von Strom verwenden.
Aber bei beiden dieser Möglichkeiten nutz man Kollektoren um an die Sonnenwärme zu gelangen.
Solarthermie
Bei dieser Form der Nutzung von Sonnenenergie wird direkt die Wärmestrahlung genutzt. Diese Wärme wird zur Erwärmung von Wasser oder zur Unterstützung der Heizung verwendet. Es gibt zwei Arten von Kollektoren die man bei der Solarthermie einsetzt. Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren unterscheiden sich in ihrem Aufbau und in ihrer Effektivität. Flachkollektoren sind einfacher herzustellen, da sie aus einem gedämmten Gehäuse mit einer Abdeckung aus Sicherheitsglas, das den Absorber und die Trägerflüssigkeit beinhaltet, bestehen. Dadurch, dass sich Luft im Gehäuse befindet gibst es natürlich Wärmeverlust. Die Vakuumröhrenkollektoren haben keinen Wärmeverlust, da sich der Absorber in einem Vakuum(Luftleeren „Raum“)befindet und somit keine Wärme an die Luft abgegeben werden kann. Diese Art von Kollektoren „arbeiten“ auch bei bewölktem Himmel.
Im Allgemeinen funktioniert die Wärmegewinnung so: Die Sonnenstrahlen treffen auf Kollektor, besser gesagt auf den Absorber. Dort wird die eine Trägerflüssigkeit erwärmt, diese wird zum Wärmespeicher gepumpt. Da die Flüssigkeit durch einen Wärmetauscher geführt wird, geht die Wärme dann an das Wasser im Speicher.
Um eine maximale Wärmegewinnung zu erreichen sollte der Konvensionsfaktor hoch und der k-Wert (Wärmeverlust) gering sein.
Photovoltaik
Photovoltaik ist aus zwei Wörtern zusammengesetzt wobei das griechische Wort „photo“
steht. Voltaik ist von dem italienischen Physiker Alessandro Volta abgeleitet.
Bei Photovoltaik wird Sonnenlicht in Strom umgewandelt. Dabei reicht auch normales Licht aus. Direktes Sonnenlicht ist also nicht unbedingt nötig. Der Strom der bei Photovoltaik gewonnen wird, wird für Licht, Elektronik, Elektrochemie und Bewegung genutzt.
Aufbau einer Photovoltaik Anlage :
Eine Photovoltaik Anlage besteht aus mehreren Photovoltaik Modulen, diese Module wandeln Sonnenlicht in 230 Volt Gleichstrom um. Photovoltaik Module bestehen aus den kleinsten Bestandteilen einer Photovoltaikanlage, den Solarzellen. Diese Solarzellen bestehen aus Halbleitern. Das Halbleitermaterial hat die Eigenschaft aus Sonnenlicht Elektrizität zu erzeugen. Auf dieser Eigenschaft basiert auch der photovoltaische Effekt. Werden mehrere Solarmodule miteinander verschaltet dann spricht man von einem Solargenerator.
Funktionsweise einer Photovoltaischen Anlage:
Licht trifft auf die Lichtzugewandte Seite. Es entsteht eine elektrische Spannung zwischen der Licht zugewandten und der Licht abgewandten Seite. Wenn dieser Stromkreis geschlossen wird fließt Strom.
Verschiedene Arten der Solarzellen:
1. Monokristallines Silizium: - werden durch Oberflächenbehandlung und
Halbleiterbeschichtungen verbessert.
2.Polykristllines Silizium: - geringer Wirkungsgrad wird aber ausgeglichen dadurch ist
Halbleiter billig.
3.Amorphes Silizium: - (Dünnschichtsolarzellen)
Produktion nicht so aufwendig, es wird verhältnismäßig
wenig Material verbraucht.
Kein Rohstoffengpass, das heißt dass immer genug Silizium vorhanden ist.
Energieverbrauch bei der Herstellung ist gering.
Die Flexibilität des Zellmaterials ist höher.
Dieses Halbleitermaterial wird bei Kleinbooten bevorzugt.
Vor und Nachteile
Vorteile:
Die Sonnenenergie gibt es unbegrenzt im Gegensatz zu Fossilien (Kohle) und Atomaren (Atom).Wenn Strom und Wärme durch Sonnenenergie erzeugt wird, entstehen dabei keine Gase wie Co².Die Sonnenenergie ist eine natürliche Energiegewinnung und somit auch Umweltfreundlich.
Nachteile:
Die Sonnenenergie reicht nicht vollkommen aus, um ein Haus zu versorgen .Meist braucht man auch andere Stromquellen. Im Winter wird mehr Energie benötigt als im Sommer, dabei ist die Gewinnung von Sonnenenergie nur im Sommer oder an heißen Orten möglich. Bei der Herstellung von Solarzellen muss viel Energie, Wasser und Chemikalien verbraucht werden. Der Strom ist aus Solarenergie ist im Gegensatz zur Windkraft teurer. Eine Kilowattstunde kostet wenn man Solarenergie nutzt 40-50ct und Windkraft 6-8ct.Die Energiegewinnung in Deutschland ist nur im Raum von April bis Oktober am besten.
Wo und wie wird Sonnenenergie genutzt?
In der Natur ist die weit verbreitete Nutzung der Sonnenenergie die Photosynthese. Die Pflanzen benötigen die Sonne um daraus Traubenzucker herzustellen.Alle Tiere wie Pflanzenfresser leben auch davon.
Bei den Menschen wird die Sonnenenergie verwendet, um Strom zu erzeugen. Die Sonnenenergie wird mit Fotovoltaik in Solarstrom umgewandelt.Infrarotstrahlen in Solarthermie-Anlagen werden in Wärme umgewandelt.
Speicherung:
In einem Solarspeicher wird die Solarwärme gespeichert, die mindestens zwei Tage gespeichert werden kann.
Aufbau eines Speichers:
Die Schnittstelle zwischen dem Solarsystem und dem konventionellen Heizsystem ist der Speicher. Das Konventionelle Heizsystem schaltet sich immer ein, wenn zu wenig Solarwärme da ist. Die erwärmte Solarflüssigkeit gelangt durch Glassrohr-Wärmetauscher in den Speicher .Je nach Konstruktion wird die Solarwärme an den gesamten oder an den verschiedenen Schichtendes Speichers abgegeben.
In einem Thermosiphonspeicher (Schichtenladespeicher) erhält der obere Teil warmes Wasser und der untere Teil wird nach und nach aufgeheizt.
Funktion:
Warmes Wasser hat eine geringere Dichte als kaltes Wasser, daher ist es leichter und steigt nach oben. Bei einem Thermosiphonspeicher befindet sich um den Solarwärmespeicher ein Wärmeleitrohr. Dieses Rohr hat unten eine Öffnung, wo das Wasser durchströmt, das zu erwärmen ist. Das Wasser erwärmt sich im Wärmeleitrohr und steigt nach oben, ohne sich mit dem kalten Wasser im Speicher zu vermischen.
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